ИИ в медицине: применение, преимущества и новые возможности

Стремительное развитие искусственного интеллекта уже сегодня меняет медицину, открывая ей невероятные преимущества в диагностике заболеваний, терапии и медицинских исследованиях. В этом материале мы подробно разберем роль технологий ИИ в сфере здравоохранения. Давайте выясним, как искусственный интеллект меняет будущее всей отрасли, какие перспективы открывает.

Какую роль ИИ отыгрывает в современной медицине

Технологии искусственного интеллекта представлены в сфере здравоохранения очень широко: это механизмы компьютерного зрения для анализа медицинских снимков, средства машинного и глубокого обучения для обработки Big Data, алгоритмы для генетических и эпидемиологических исследований, инструменты разработки новых лекарств и т.д.

По оценкам Statista объем рынка решений ИИ для здравоохранения на сегодня составляет около $28 млрд. Ожидается, что в ближайшие годы рынок будет расти со среднегодовым темпом роста в 37%, и уже к 2030 году достигнет отметки почти в $188 млрд.

Сегодня сфера здравоохранения стала одной из главных площадок для практического внедрения технологий ИИ. Алгоритмы машинного обучения открывают возможности автоматизации сложных аналитических задач медицины и фармацевтики. Искусственный интеллект стал особенно ценным помощником в условиях хронического дефицита ресурсов и специалистов, от которого страдает отрасль.

Примеры использования ИИ в медицине

Как на практике выглядит использование ИИ в медицине? Рассмотрим основные прикладные направления.

Обработка и анализ изображений

Работа с медицинскими снимками и изображениями стала одним из самых востребованных направлений применения ИИ. Средства машинного и глубокого обучения незаменимы для точного анализа сканов КТ и МРТ, рентгеновских снимков, УЗИ. Искусственный интеллект классифицирует изображения быстрее и точнее человека. Он даже может повысить качество неудачных снимков.

Аналитика ИИ имеет жизненно важное значение для своевременного выявления раковых образований и опухолей, диагностики пневмонии и туберкулеза, остеопороза, болезни Альцгеймера. Искусственный интеллект помогает оптимально планировать хирургическое вмешательство, чтобы сократить риски и влияние операции на состояние пациента.

Персонализированное лечение

Алгоритмы искусственного интеллекта открывают новые возможности для персонализации профилактики и терапии. Такие инструменты могут анализировать медицинскую карту, историю болезни, генетическую информацию и факторы образа жизни пациента, чтобы прогнозировать риски заболеваний и формировать индивидуальные варианты лечения.

Подобная персонализация может иметь решающее значение в терапии. К примеру, алгоритмы могут помочь врачам подобрать оптимальные химиотерапевтические препараты для онкобольного, с учетом его генетической информации. Искусственный интеллект также может определить оптимальную дозу лекарства или лучевой терапии для пациента, исходя из комплексного анализа его физического состояния и истории болезни.

Медицинские исследования

Инструменты машинного и глубокого обучения открывают революционные возможности обработки данных для медицинских исследований. Ученые собирают и анализируют с помощью ИИ огромные массивы данных для выявления закономерностей, корреляций и перспективных направлений при исследовании болезней и разработке методов лечения.

К примеру, обработка Big Data с историями болезней пациентов, результатами клинических испытаний и генетическими данными может помочь медикам проанализировать эффективность новых методов терапии рака. Это делает медицину более безопасной и ускоряет развитие медицинской практики на целые годы.

Прогнозирование и моделирование эпидемий

Модели искусственного интеллекта стали ценным инструментом для эпидемиологов, изучающих потенциально катастрофические вспышки вирусных/инфекционных болезней. Генеративный ИИ с соответствующим массивом данных может создавать комплексные симулятивные сценарии распространения болезни в отдельных сообществах или в глобальных масштабах.

Такое моделирование позволяет определить ключевые факторы быстрого распространения эпидемии, чтобы разработать эффективные меры и стратегии противодействия. Как пример, в ходе пандемии COVID-19 ученые создали модель глубокого обучения, которая могла точно определять динамику заболеваемости на 14 суток вперед.

Поиск новых лекарств

Еще одно крайне перспективное направление применения ИИ в медицине – разработка новых препаратов. Алгоритмы ИИ позволяют быстро определять в организме связанные с болезнью протеины, а также искать молекулы, которые можно превратить в лекарства. Это в несколько раз ускоряет и удешевляет проект создания препарата: сегодня средняя стоимость выведения нового лекарственного средства на рынок превышает $2 млрд.

В то же время ученые научились применять модели глубокого обучения для поиска новых антибиотиков. ИИ может точно определить, будет ли та или иная молекула проявлять антибактериальную активность. В прошлом году ученые MIT впервые изобрели с помощью нейросети новый антибиотик. Для этого модель ИИ всего за несколько дней проанализировала более 100 миллионов химических соединений.

Анализ геномных данных

Геном человека скрывает в себе множество медицинских революций: речь идет о данных о последовательности молекул в генах, о функциях, связях, экспрессии генов организма и т.д. Над исследованием генома работают биологи, генетики и специалисты Data Science по всему миру. Эти исследования нуждаются в обработке целых эксабайтов данных, поэтому изучать геном без моделей ИИ практически невозможно.

Ученые уже используют в геномных исследованиях специализированные нейросети для анализа цепочек ДНК. Искусственный интеллект может обрабатывать фантастические объемы данных для поиска корреляций между свойствами белковых соединений и геномом. Анализ генетической информации пациента как минимум позволяет наилучшим образом персонализировать для него терапию, консультировать его по поводу унаследованных состояний и потенциальных рисков для здоровья. В перспективе изучение генома откроет путь к лечению наиболее опасных болезней, которые сегодня считаются неизлечимыми.

Предиктивное обслуживание оборудования

Современная медицина полагается на сложную и дорогостоящую аппаратуру. Выход из строя томографа или аппарата ИВЛ может существенно ограничить возможности медицинского учреждения в спасении жизней пациентов, однако в то же время обслуживание и ремонт таких машин требует существенных затрат и дефицитных специалистов.

Алгоритмы ИИ позволяют наладить предиктивную модель техподдержки и свести риски потери оборудования к минимуму. Модель искусственного обучения может автоматически получать данные о работе устройства, анализировать показатели и сигнализировать об опасности выхода оборудования из строя.

Медицинский менеджмент

Использование алгоритмов ИИ для управления медицинским учреждением позволяет прогнозировать количество пациентов и нагрузку, чтобы оптимально использовать ограниченные ресурсы: доступный персонал, количество коек, медикаментов и т.д.

Анализ исторических данных и текущей информации позволяет управлять потоком пациентов и сегментировать их так, чтобы обеспечить помощь максимальному количеству больных.

В критических сценариях, таких как пандемия или боевые действия, подобные возможности становятся особенно ценными. Они открывают для медицинской инфраструктуры возможность более гибкой адаптации под любую ситуацию.

Это только первые сценарии применения ИИ в медицине. С развитием технологий мы вероятно увидим еще более фантастические примеры внедрения ML в здравоохранение: ИИ-чатботы для медицинских консультаций, анализ медицинских данных каждого пациента в реальном времени и т.д.

Ключевые преимущества искусственного интеллекта в медицине

Сегодня искусственный интеллект и медицина стремительно движутся навстречу друг другу. В этом нет ничего удивительного, ведь алгоритмы ИИ открывают в сфере здравоохранения ряд преимуществ.

Новый уровень диагностики

ИИ может анализировать огромные объемы медицинских данных: записи медицинских карт, показатели тестов, снимки и т.п. Врачи используют это, чтобы ставить диагнозы быстро и точно. Своевременное обнаружение пневмонии или ракового образования с помощью алгоритмов уже спасает жизни сотен людей по всему миру. Алгоритмы ИИ могут распознавать в данных признаки и закономерности, которых может не заметить человек. И в отличие от человека они делают это практически мгновенно.

Персонализированное лечение

Алгоритмы машинного обучения можно использовать для разработки персонализированных планов лечения, основанных на индивидуальных данных пациента, таких как генетическая информация, история болезни и образ жизни. Терапия с помощью ИИ позволяет моделировать состояние пациента в различных сценариях и минимизировать риски побочных эффектов. Это позволяет сделать медицину более эффективной и безопасной.

Усиление системы здравоохранения

Искусственный интеллект может помочь в оптимизации рабочего процесса больниц и медучреждений. Алгоритмы позволяют прогнозировать нагрузку на медицинскую систему, чтобы налаживать рабочий процесс в больницах и оптимально распределять ограниченные ресурсы: количество коек, рабочие часы персонала, медикаменты и т.д.

Оптимизация отрасли с помощью ИИ позволяет преодолеть очереди в клиниках и сделать медицинскую помощь более доступной. Более того, она делает здравоохранение более экономным и справедливым.

Содействие научным исследованиям

Алгоритмы ИИ предоставляют широкие возможности обработки данных в исследованиях, определяющих будущее медицинской сферы. Речь идет о поиске и анализе новых методов терапии, разработке новых лекарств (в частности, антибиотиков), моделировании эпидемических угроз, геномных исследований и т.д. Прогресс в каждой из этих областей открывает новые возможности предупреждения, профилактики и лечения болезней. В том числе и тех, которые сегодня считаются неизлечимыми.

Важно помнить, что искусственный интеллект в медицине не может заменить врачей и ученых. Однако он предоставляет им крайне важные возможности, которые позволят вывести здравоохранение на новый уровень.

Как ИИ трансформирует сферу медицины: влияние и новые возможности

Искусственный интеллект может дать ответ на самые опасные вызовы здравоохранения в XXI веке. И это не преувеличение.

В частности, огромным вызовом для современной медицинской науки стала проблема резистентности к антибиотикам. Она заключается в том, что со временем старые антимикробные препараты теряют эффективность, ведь микроорганизмы приспосабливаются к ним. ВОЗ называет резистентность одной из самых серьезных угроз для здоровья человечества, продовольственной безопасности и устойчивого развития. Алгоритмы искусственного интеллекта станут частью решения этой проблемы, ведь уже продемонстрировали свою эффективность в поиске новых антибиотиков.

Не меньшую угрозу представляют вирусные эпидемии. Человечество еще не до конца преодолело последствия COVID, но фактически новая пандемия может начаться в любой момент – в аналогичных, или в более страшных масштабах. В этот раз прогностические модели ИИ позволят заранее оценить опасность любого нового вируса и сгенерировать сценарии его распространения. Поэтому правительства и наднациональные организации получат возможность действовать на опережение.

Наконец, интеграция искусственного интеллекта в медицинскую сферу позволит сделать здравоохранение более доступным и справедливым. Медицинские организации смогут использовать свои ограниченные ресурсы гораздо более эффективно и смягчать последствия любых кризисов.

Как развитие ИИ повлияет на будущее медицины

Дальнейшее развитие искусственного интеллекта и его интеграция в медицинскую сферу в перспективе может открыть совершенно фантастические возможности, которые сегодня даже трудно представить. Мы попробуем назвать некоторые будущие тренды ИИ в медицинской сфере, которые базируются на современных исследованиях

Боты-врачи для консультаций

Сегодня ни один чатбот на базе генеративного ИИ не может заменить врача. Но в будущем, с усовершенствованием моделей ИИ, такие чатботы вполне смогут осуществлять базовые консультации для пациентов. Безусловно, эти инструменты должны оставаться контролируемыми, они не смогут помочь в серьезных вопросах. Но общение с ИИ-консультантом в теории вполне может заменить рутинный звонок семейному врачу. Боты смогут автоматически выписывать рецепты и больничные, учитывая жалобы и историю болезни пациента.

Роботизация хирургии

Развитие ИИ позволит создавать более сложное оборудование для хирургического вмешательства, вплоть до полностью автономных машин с машинным зрением, способных провести операцию без участия человека. Глубокая роботизация хирургии дает ряд преимуществ: машины работают гораздо точнее, не устают и могут производить минимально инвазивное вмешательство. Эти возможности особенно сильно повлияют на кардиохирургию, нейрохирургию и т.д.

Регенеративная медицина

Искусственный интеллект сыграет важную роль в развитии этого нового медицинского направления, направленного на создание искусственных органов и тканей для трансплантации. Алгоритмы ИИ можно применять для анализа структуры тканей пациента, для разработки методов 3D печати искусственных органов, для поиска новых биоматериалов, для нейроинженерии и т.д.

Нейронные интерфейсы

Алгоритмы глубокого обучения могут использоваться для создания интерфейсов "мозг-компьютер" (BCI) и нейропротезирования. Это позволит лечить пациентов с нарушениями движения, слуха, зрения, общения, сенсорных реакций и т.д. В сочетании с робототехникой нейронные интерфейсы на базе ИИ позволят создавать полноценные бионические протезы конечностей, которые пока существуют только в научной фантастике.

Прогнозировать развитие технологий ИИ сложно. А отслеживать прогресс в таких индустриях как робототехника и биомедицинская инженерия еще сложнее. Кто знает, какие новые технологии появятся в медицине уже через 5-10 лет?

Разработка инструментов ИИ для медицины с WEZOM

Мы хорошо понимаем важность и перспективы ИИ в медицинской отрасли, ведь уже почти 25 лет разрабатываем диджитал-решения для сфер здравоохранения, логистики, производства, eCommerce и т.д. Наши решения – это корпоративный софт, мобильные и веб-приложения любой сложности. Мы разрабатываем такие продукты индивидуально, под все требования и уникальные потребности клиента.

В нашем портфолио есть как решения на основе ИИ (в частности, применение систем компьютерного зрения, распознавание природного языка, Data Science), так и цифровые продукты для медицинской сферы. Одним из новейших подобных решений является медицинское приложение CareFor с электронной медкартой пациента – вы можете ознакомиться с ним на нашем сайте.

Применение технологий ИИ в таких продуктах может предоставить пациентам множество новых сервисов, сделать здравоохранение более удобным, эффективным и безопасным. Если вас интересуют подобные возможности – не медлите, обращайтесь за консультацией к нашим специалистам прямо сейчас.

Выводы

Прямо сейчас сфера здравоохранения переживает настоящую революцию благодаря искусственному интеллекту. Возможности алгоритмов для обработки медицинских снимков, персонализации терапии, проведения медицинских исследований и поиска новых лекарств дает медицине импульс к развитию на десятилетия вперед. В дальнейшем ИИ в сфере медицины также откроет новые перспективы роботизации, регенеративной медицины, нейропротезирования и т.д.

Все указывает на то, что медицинская отрасль не может игнорировать искусственный интеллект: государственным структурам и частным игрокам стоит браться за овладение этим направлением как можно скорее. Первым шагом на этом пути может стать изучение практических возможностей ИИ и консультация с опытными IT-специалистами.

FAQ

Как ИИ используются в сфере медицины?

Сегодня алгоритмы ИИ применяют для анализа медицинских снимков и изображений (сканы КТ и МРТ, рентгеновские снимки), для проведения медицинских исследований, поиска новых лекарств, изучения геномных данных, а также для персонализации лечения и оптимального использования медицинских ресурсов.

Какие новые возможности предоставляет ИИ для медицины?

Искусственный интеллект позволяет проводить диагностику болезней быстрее и точнее. Он помогает специалистам в принятии медицинских решений, позволяет использовать ограниченные ресурсы больниц более эффективно. Интеграция ИИ в медицинскую сферу делает отрасль здравоохранения более продуктивной, доступной и безопасной.

Какие проблемы медицины позволяет решить ИИ?

Сегодня средства ИИ позволяют диагностировать онкологические заболевания на ранних стадиях, что существенно повышает возможности лечения и спасения пациентов. Разработка новых антибиотиков с помощью ИИ может стать ответом на проблему резистентности микроорганизмов. А прогнозирование эпидемий с помощью моделей ИИ позволяет принимать меры для опережения.